Gli scienziati hanno finalmente svelato il mistero dietro il modo in cui la chinesina-1, la più grande proteina motrice delle cellule, converte l’energia chimica in lavoro meccanico per trasportare carichi lungo i microtubuli, le autostrade cellulari. Questa ricerca innovativa, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature, fa luce sugli intricati meccanismi molecolari che guidano il trasporto intracellulare, un processo vitale per il mantenimento della salute e del corretto funzionamento delle cellule.

La cinesina-1 è responsabile del trasporto di vari carichi, come organelli e vescicole, lungo i microtubuli, lunghe strutture proteiche cilindriche che fanno parte del citoscheletro. Difetti nella funzione della chinesina-1 sono stati collegati a diverse malattie neurodegenerative, tra cui la SLA e l'Alzheimer, evidenziando l'importanza di comprenderne il meccanismo preciso.

Utilizzando una combinazione di microscopia crioelettronica, analisi biochimiche e modelli computazionali, un team internazionale di ricercatori guidati dalla Dott.ssa Rebecca Wade dell'Università di Oxford e dal Dott. Michael Cianfrocco del Max Planck Institute of Biochemistry ha decifrato la dinamica strutturale della chinesina -1 poiché subisce una serie di cambiamenti conformazionali durante il processo di trasporto.

Lo studio ha rivelato che la chinesina-1 è costituita da due domini motori identici, ciascuno contenente una “testa” e un “collo”. Questi domini motori lavorano insieme come una mano dopo l'altra, con una testa che si lega a un microtubulo mentre l'altra si rilascia, consentendo alla proteina di avanzare.

I ricercatori hanno identificato un elemento strutturale chiave chiamato “linker del collo”, che agisce come un interruttore molecolare. Quando l’ATP, la valuta energetica cellulare, si lega al dominio motorio, innesca cambiamenti conformazionali nel collegamento del collo, provocando il distacco della testa dal microtubulo. Ciò consente all'altra testa di legarsi e ripetere il processo, risultando in un movimento continuo.

"Abbiamo catturato i cambiamenti strutturali precisi che si verificano durante il ciclo passo-passo della chinesina-1, fornendo una comprensione dettagliata di come questo motore molecolare converte l'energia chimica in lavoro meccanico", spiega il dottor Wade. "Questa conoscenza apre la strada a studi futuri che esplorano la regolazione della chinesina-1 e le sue potenziali implicazioni terapeutiche nelle malattie associate al suo malfunzionamento".

I risultati di questa ricerca non solo approfondiscono la nostra comprensione dei processi cellulari fondamentali, ma offrono anche nuove strade per lo sviluppo di trattamenti mirati alle disfunzioni delle proteine ​​motorie, che potrebbero portare a nuove strategie terapeutiche per una serie di disturbi neurodegenerativi.